基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备，根据系统中的角频率偏移量，通过预先设置在锁相环中的负反馈回路得到虚拟电压，基于虚拟电压自适应控制风电并网系统，重塑锁相环同步特征方程，使风电并网系统中逆变器在暂态过程中保持与电网同步。在不同故障深度中，虚拟电压分量可以调节风电并网系统的虚拟电磁转矩，重塑锁相环同步特性，自适应抵消同步力矩的不平衡，使风电并网系统在暂态过程中自主搜寻平衡点，有效增强风电并网系统的暂态稳定性。本发明专利技术无需增加硬件设备，不受扰动类型、系统参数和变流器容量等因素的限制，具有很强的自适应能力。有很强的自适应能力。有很强的自适应能力。

【技术实现步骤摘要】
基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备，属于新能源发电中的暂态稳定


技术介绍

[0002]随着新能源发电技术的快速发展，以风电为代表的新能源在电力系统中的装机容量不断增加。然而，由于风能资源的分布与用电负荷的分布相反，因此风电并网系统需要进行大规模的远距离输送，这导致电网呈现出弱同步电网特性。当电网发生短路故障时，风电并网系统在低电压穿越期间可能会发生暂态失稳现象，这会对电力系统的安全稳定运行产生严重威胁。因此，提高风电并网系统在电网故障期间的暂态稳定性是当前风电发展的重要问题。然而，现有的控制策略受限于变流器容量，难以解决故障期间风电并网系统的暂态稳定问题，并且无法做到暂态条件下自适应调节。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备，无需增加设备硬件，仅通过改变风电并网系统中锁相环的控制结构，在锁相环中加入负反馈回路，通过将角频率偏移量负反馈至锁相环输入端，重塑同步特性以提高风电并网系统在故障期间的暂态同步稳定性。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，包括：
[0006]根据风电并网系统中锁相环输出角频率和电网角频率得到角频率偏移量；
[0007]根据所述角频率偏移量，通过预先设置在锁相环中的负反馈回路得到虚拟电压，并将所述虚拟电压反馈至锁相环输入端；
[0008]基于所述虚拟电压自适应控制风电并网系统，重塑锁相环同步特征方程，使风电并网系统中逆变器在暂态过程中保持与电网同步。
[0009]结合第一方面，进一步的，所述负反馈回路包括积分回路K/s，其中，K为自定义的控制参数，s为复变参量。
[0010]结合第一方面，进一步的，将角频率偏移量Δω
pll
经过负反馈回路的积分回路后产生一个附加的虚拟电压ΔU
tq
，并将虚拟电压ΔU
tq
反馈至锁相环输入端，通过虚拟电压ΔU
tq
自适应抵消风电并网系统中逆变器输出相角与电网相角的误差。
[0011]结合第一方面，进一步的，重塑后的锁相环同步特征方程如下：
[0012][0013]其中，J
v
为转动惯量系数，为采用自适应控制后虚拟原动机转矩，T
v
为采用自适应控制后虚拟电磁转矩，D
v
为阻尼系数，k
p
为锁相环比例控制系数，L
g
为电网侧电感值，为d轴电流指令值，k
i
为锁相环积分控制系数，ω
pll
为锁相环输出角频率，ω
g
为电网角频率，为q轴电流指令值，R
g
为线路电阻，U
g
为电网电压，δ为电网电压与逆变器输出电压之间的角度差，K为自适应控制参数。
[0014]根据重塑后的锁相环同步特征方程可以看出，采用自适应暂态控制后系统的阻尼系数得到显著的增加，具备了更强的抗干扰性和扰动抑制能力，从而提高风电并网系统的可靠性和稳定性。更重要的是，自适应暂态控制的引入，虚拟电磁转矩Tv依据角频率偏移量自适应调节，使系统在遭受符合变化、电网故障等大干扰后具有自动寻找平衡工作点的能力，保持与电网的同步特性。
[0015]结合第一方面，进一步的，通过迭代算法获取所述自适应控制参数K的最优值，包括：
[0016]对自适应控制参数K进行初始化；利用锁相环的二阶同步方程，通过MATLAB命令“ode45”求解得到当前自适应控制参数下的实时功角δ；判断功角δ是否超出设定的最大超调量δ
max
；如果δ＞δ
max
，则将自适应控制参数增加0.01，并根据更新后的自适应控制参数K重新计算实时功角，直至δ≤δ
max
；如果δ≤δ
max
，则迭代终止，输出自适应控制参数K的最佳值K
cr
。
[0017]本专利技术方法通过对自适应控制参数进行设计优化，能够得到更好的登台性能，使其实现渐进稳定性。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制装置，包括：
[0019]数据采集模块，用于根据风电并网系统中锁相环输出角频率和电网角频率得到角频率偏移量；
[0020]负反馈模块，用于根据所述角频率偏移量，通过预先设置在锁相环中的负反馈回路得到虚拟电压，并将所述虚拟电压反馈至锁相环输入端；
[0021]暂态稳定控制模块，用于基于所述虚拟电压自适应控制风电并网系统，重塑锁相环同步特征方程，使风电并网系统中逆变器在暂态过程中保持与电网同步。
[0022]结合第二方面，进一步的，所述负反馈回路包括积分回路K/s，其中，K为自定义的控制参数，s为复变参量；
[0023]所述负反馈，具体用于：将角频率偏移量Δω
pll
经过负反馈回路的积分回路后产生一个附加的虚拟电压ΔU
tq
，并将虚拟电压ΔU
tq
反馈至锁相环输入端。
[0024]结合第二方面，进一步的，在所述暂态稳定控制模块中，重塑后的锁相环同步特征
方程如下：
[0025][0026]其中，J
v
为转动惯量系数，为采用自适应控制后虚拟原动机转矩，T
v
为采用自适应控制后虚拟电磁转矩，D
v
为阻尼系数，k
p
为锁相环比例控制系数，L
g
为电网侧电感值，为d轴电流指令值，k
i
为锁相环积分控制系数，ω
pll
为锁相环输出角频率，ω
g
为电网角频率，为q轴电流指令值，R
g
为线路电阻，U
g
为电网电压，δ为电网电压与逆变器输出电压之间的角度差，K为自适应控制参数。
[0027]第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法。
[0028]第四方面，本专利技术提供一种设备，包括：
[0029]存储器，用于存储指令；
[0030]处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如第一方面所述的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法的操作。
[0031]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0032]本专利技术提出了一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法、装置、存储介质及设备，在锁相环中加入负反馈回路，利用角频率偏移量作为负反馈量引入锁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，其特征在于，包括：根据风电并网系统中锁相环输出角频率和电网角频率得到角频率偏移量；根据所述角频率偏移量，通过预先设置在锁相环中的负反馈回路得到虚拟电压，并将所述虚拟电压反馈至锁相环输入端；基于所述虚拟电压自适应控制风电并网系统，重塑锁相环同步特征方程，使风电并网系统中逆变器在暂态过程中保持与电网同步。2.根据权利要求1所述的基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，其特征在于，所述负反馈回路包括积分回路K/s，其中，K为自定义的控制参数，s为复变参量。3.根据权利要求2所述的基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，其特征在于，将角频率偏移量Δω
pll
经过负反馈回路的积分回路后产生一个附加的虚拟电压ΔU
tq
，并将虚拟电压ΔU
tq
反馈至锁相环输入端，通过虚拟电压ΔU
tq
自适应抵消风电并网系统中逆变器输出相角与电网相角的误差。4.根据权利要求1所述的基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，其特征在于，重塑后的锁相环同步特征方程如下：其中，J
v
为转动惯量系数，为采用自适应控制后虚拟原动机转矩，T
v
为采用自适应控制后虚拟电磁转矩，D
v
为阻尼系数，k
p
为锁相环比例控制系数，L
g
为电网侧电感值，为d轴电流指令值，k
i
为锁相环积分控制系数，ω
pll
为锁相环输出角频率，ω
g
为电网角频率，为q轴电流指令值，R
g
为线路电阻，U
g
为电网电压，δ为电网电压与逆变器输出电压之间的角度差，K为自适应控制参数。5.根据权利要求2所述的基于角频率偏移的风电并网系统自适应暂态稳定控制方法，其特征在于，通过迭代算法获取所述自适应控制参数K的最优值，包括：对自适应控制参数K进行初始化；利用锁相环的二阶同步方程，通过MATLAB命令“ode45”求解得到当前自适应控制参数下的实时功角δ；判断功角δ是否超出设定的最大超调量δ
max
；如果δ＞δ
max
，则将自适应控制参数增加0.01，并根据更新后的自适应控制参数K重新计算实时功角，直至δ≤δ

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓丹，吴家龙，陈燕东，罗聪，谢志为，许剑冰，邓馗，王彦品，冯佳期，刘小可，刘玉城，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司湖南大学，
类型：发明
国别省市：